Принципи та перспективи використання пухлинно-асоційованих маркерів у сучасній клінічній практиці

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принципи та перспективи використання пухлинно-асоційованих маркерів у сучасній клінічній практиці

Христич М.М.

Юревич Ю.О.

Коваль С.В.

Іващенко А.В.

Грищук Р.Я.

На сьогодні однією з найбільш актуальних проблем клінічної онкології залишається рання діагностика злоякісних новоутворень. Основним напрямком досліджень є пошук пухлинних маркерів (ПМ), які б з високою достовірністю дозволяли діагностувати виникнення пухлинного процесу задовго до появи клінічних симптомів, особливо у пацієнтів із груп ризику.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Термін «серологічні ПМ» з'явився в 60-і роки минулого століття, коли були відкриті і охарактеризовані перші ПМ -- альфа-фетопротеїн (АФП) [1] та раково-ембріональний антиген (РЕА) [2]. Тоді ж була проведена оцінка клінічної значущості цих молекул, результати якої дали надію на розробку лабораторних неінвазивних діагностичних методів. Разом з тим початком ери ПМ можна вважати виявлення в 1845 р. Г. Бенс-Джонсом (H. Bence Jones) в сечі пацієнта з мієломою підвищеного вмісту термолабільного білка, описаного як «гідратований оксид альбуміну». Згодом він був названий по імені Бенс-Джонса. пухлина онкологічний маркер

Еволюція методів ідентифікації ПМ пройшла шлях від низькочутливих методів преципітації і електрофорезу до високочутливих, що визначають піко- і фемто-концентрації біологічно активних молекул [3]. На даний час двовимірний гель-електрофорез і мас-спектрометричний аналіз є основними методами вивчення посттран- сляційних модифікацій протеїнів і пошуку біо- маркерів. Досягнення у вивченні канцерогенезу з використанням молекулярно-генетичних методів, виявлення гіперекспрессії різних генів, що кодують пухлиноасоційовані протеїни, привели до відкриття великої кількості речовин, що є потенційні ПМ та перспективними для подальшого вивчення і можливого клінічного використання.

Виділення не вирішених раніше частин загальної проблеми. На сьогоднішній день в онкологічній практиці широко застосовуються не більше 30 з безлічі описаних серологічних пухлинних маркерів. Це пов'язано перш за все з тим, що для широкого впровадження ПМ в медичну практику необхідна аналітична і клінічна валідація тесту і демонстрація клінічної значущості за принципами доказової медицини -- за результатами мета-ана- лізу великих рандомізованих досліджень.

Мета статті. Основною метою огляду є узагальнення експериментальних та клінічних досліджень, що стосуються принципів і результатів використання в онкологічній практиці декількох найбільш часто використовуваних маркерів, стосовно яких виконано велику кількість наукових досліджень, включаючи великі рандомізовані.

Виклад основного матеріалу. Серологічні пухлинні маркери (ПМ), що входять до класу біомаркерів, -- це сполуки, концентрація яких може підвищуватися в сироватці крові (СК) та інших біологічних рідинах в онкологічних хворих. Класичне уявлення про серологічні ПМ як про складні ензими з вуглеводним або ліпідним компонентом в останні роки розширилося: арсенал ПМ поповнився цитокінами і факторами росту. Багато з ПМ широко використовуються в онкологічній практиці, так як їх наявність і концентрація (перш за все в крові) в певній мірі корелює з виникненням і динамікою розвитку злоякісного процесу [1; 2].

Діагностичну значимість ПМ визначають його чутливість і специфічність. Ідеальний серологічний ПМ повинен володіти 100% чутливістю і специфічністю. Однак використовувані на сьогодні маркери виявляються в підвищених кількостях у сироватці крові (СК) не тільки при раку, але також при доброякісних процесах і запальних захворюваннях, але, як правило, в меншому відсотку випадків і в більш низьких концентраціях [4]. Третьою характеристикою ПМ є дискримінаційний рівень (ДУ), тобто допускається верхня межа концентрацій цього ензиму у здорових осіб. Маркер задовольняє вимоги ПМ, якщо при обраному ДУ його специфічність не нижча 90%, а чутливість перевищує 50% [4]. Крім того, існує таке поняття, як «сіра зона» (перехідна зона), що позначає діапазон ПМ, характерний для пацієнтів з запальними та іншими неонкологічними захворюваннями.

СА125 -- глікопротеїн з молекулярною масою близько 200 кДа, що є епітопом високомолекуляр- ного муцина (~ 4000 кДа). Білковий кор молекули містить N-термінальний домен, область подвійного повтору і короткий цитоплазматичний домен. Вуглеводний компонент СА125 представлений головним чином О-зв'язаними гліканами [5; 6]. Передбачається, що даний протеїн є мультифункці- ональною молекулою. СА125 є маркером вибору для раку яєчників (РЯ), так як діагностична чутливість СА125 для серозного РЯ коливається від 42% стадії (I-II стадії) до 99% (IV стадія).

Простат-специфічний антиген (ПСА) -- другий найбільш часто використовуваний ПМ, є гліко- протеїном з молекулярною масою 34 кДа [7]. Цей протеїн є сериновою протеазою родини каликре- їнов [7]. Фізіологічно ПСА, будучи протеазою, розщеплює гель-утворюючі протеїни в спермі, що призводить до її розрідження. У крові ПСА перебуває у двох формах: вільна та зв'язана з інгібіторами протеаз; велика частина (65-95%) пов'язана з а1-антихімотрипсино (а1-Ахт) і незначна кількість (1-2%) -- з А2-макроглобуліном [8]. Характеристика інших найбільш широко використовуваних в клініці ПМ докладно наводиться в ряді оглядів [1; 2; 9].

Серологічні маркери в основній своїй масі не є органоспецифічними, але більшість з них підвищується при певних гістологічних типах пухлин: маркери аденогенних карцином (РЕА, СА125, СА15-3 і ін.), Маркери плоскоклітинних карцином (SCC, Cyfra), маркери нейроендокринних пухлин (5ГІУК, хромогранин А), маркери ЛПЗ (ТК-1, в2-мікроглобулін) тощо. У зв'язку з цією обставиною у більшості випадків хворих з метастазами без встановленого первинного вогнища найчастіше неможливо судити про локалізацію первинної пухлини, використовуючи результати визначення серологічних ПМ. У той же час в деяких випадках за поєднанням підвищених маркерів, з урахуванням їх рівнів, можна припустити локалізацію первинного вогнища, тобто дати клініцистам напрямки для обстеження.

При вивченні діагностичної чутливості ПМ у онкологічних хворих для багатьох з них була показана залежність від стадії: чим більше стадія процесу, тим частіше і до більш високих рівнів підвищується маркер. Ступінь її виразності для різних маркерів різна. В одних випадках (наприклад, для СА15-3) чутливість маркера для ранніх стадій РМЗ вкрай низька (<20%), в інших -- відсоток маркер-позитивних випадків високий (> 50%) вже при початкових стадіях пухлинного процесу (наприклад, Tu M2-PK при раку нирки, прогастрин-рилізинг пептид (ProGRP) для дрібноклітинного раку легенів) [2]. Дослідження ступеня враженості у деяких нових серологічних ПМ і з'ясування причин, що її обумовлюють, дозволяє диференціювати випадки широкої маркер-негативності пухлини від ситуацій, коли низький рівень маркера пов'язаний з малим об'ємом злоякісного новоутворення. У той же час, якщо виходити із знання функції маркера, наприклад пов'язаної з активацією проліферації (TK-1, TPS і ін.), То для ряду пухлин по вихідним рівнями маркеру можна судити і про ступінь біологічної агресивності пухлинного процесу [10]. Слід підкреслити, що маркер-негативність на етапі діагностики онкологічного захворювання не є підставою для виключення даного маркера зі схеми подальшого моніторингу пацієнта. Так, якщо нормальний рівень ПМ обумовлений початковими стадіями пухлинного процесу, то в подальшому в разі прогресування цілком можливо, що вміст даного маркера буде зростати, а його динаміку доцільно використовувати для моніторингу ефективності терапії. Така ситуація може бути пояснена як зміною клітинного складу пухлини, насамперед в результаті консервативного лікування, так і наростанням пухлинної маси при прогресуванні процесу. Всі ці фактори здатні змінювати не тільки спектр, але і рівень експресії ряду ПМ в пухлинних клітинах. Нижче представлені принципи та приклади використання ПМ в онкологічній практиці.

I. Використання серологічних ПМ для уточ- нюючої/диференціальної діагностики на прикладі ПСА для РПЖ

Відкриття і впровадження в клінічну практику ПСА для виявлення РПЖ істотно розширило можливості для ранньої діагностики цього захворювання. Діагностичне значення в онкології має визначення як загального ПСА (заг. ПСА), що включає обидві форми маркера, так і співвідношення вільного ПСА (віл. ПСА) і заг. ПСА [11; 12]. Показник співвідношення віл. ПСА/заг. ПСА має певне діагностичне значення в зв'язку з тим, що при розвитку РПЖ знижується частка віл. ПСА і збільшується частка ПСА, пов'язаного з а1-антихімотрипсину, і в підсумку співвідношення віл. ПСА/заг. ПСА знижується [13]. До теперішнього часу серед фахівців немає єдиної думки щодо ДУ як для заг. ПСА, так і для показників віл. ПСА/заг. ПСА. Рекомендації експертних груп з питання використовуваних ДУ ПСА за більш ніж 20-річний період зазнають суттєвих змін. Найбільші труднощі виникають при диференціальній діагностиці РПЖ і доброякісної гіперплазії передміхурової залози при рівнях заг. ПСА в діапазоні 4,0-10,0 нг/мл («сіра зона») і нормальних даних пальцевого ректального дослідження. Для підвищення специфічності лабораторної діагностики у виявленні РПЖ у пацієнтів з рівнями маркера в «сірій зоні» використовують додаткові параметри: співвідношення віл. ПСА до заг. ПСА, щільність ПСА, швидкість збільшення заг. ПСА в часі і деякі інші [14; 15].

II. Використання серологічних ПМ в прогнозі перебігу пухлинного процесу (на прикладі СА125 при РЯ)

СА125 рекомендований Європейської експертною групою в якості прогностичного фактора при РЯ. З високим рівнем доказовості виявлено лише один рівень СА125: хворі з СА125<65 од/мл мають достовірно кращу 5-річ- ну виживаність в порівнянні з пацієнтами з рівнем СА125>65 од/мл [16].

Динаміка зміни СА125 при проведенні нео-, ад'ювантної хіміотерапії (ХТ), виконанні операції (екстирпації матки з придатками) також використовується як прогностичний фактор. Рівні маркера вище 35 од/мл і 65 од/мл у пацієнток після проведення оптимальної і неоптимальною ціторедуктівной операції відповідно асоційовані знесприятливим прогнозом загальної та безреци- дивної виживаності [17; 18].

Також було продемонстровано, що зниження рівня маркера більш ніж на 50% після першого курсу ад'ювантної ХТ асоціюється з більш сприятливим прогнозом у хворих РЯ як непрямий критерій високої хіміочувствітельності [19].

Показано, що найкращий прогноз щодо без- рецидивної і загальної виживаності очікується в тих випадках, коли рівень СА125 після завершення комбінованого лікування в обсязі ці- торедуктівной операції і 6 циклів цитостатичної терапії не перевищує 10 од/мл, при цьому зменшення рівня маркера від цієї величини на кожну 1 од/мл призводить до збільшення часу стабілізації на кілька місяців [9; 17; 20].

III. Серологічні ПМ в контролі ефективності первинного лікування

Рівні ПМ після завершення первинного лікування в більшості випадків відображають ступінь його розвитку в онкологічних хворих. Так, ПСА широко застосовують для оцінки результату оперативного втручання у хворих РПЖ. Оскільки ПСА -- органоспецифічний протеїн, то після простатектомії його рівень повинен впасти до «межі визначення» і складати менше 0,1 нг/мл.

СА125 є маркером вибору для оцінки ефективності лікування хворих на РЯ, доповнюючи традиційні інструментальні методи [21]. Динаміка СА125 в процесі ХТ відображає її ефективність. Послідовне зниження рівнів маркера в процесі терапії свідчить про відповідь на лікування, в той час як зростання показників маркера говорить про прогресування захворювання і неефективну терапію [22].

Не можна не відзначити, що закономірності зниження рівнів тих чи інших ПМ, так само як і терміни їх нормалізації в процесі різних видів лікування, розрізняються. Час напіввиведення (період напіврозпаду) «класичних» ПМ, як правило, не перевищує майже 7- 10 днів. Тому вони швидко реагують на зміну клінічного статусу хворого. У зв'язку з цим більшість ПМ після проведеного хірургічного лікування відображають клінічну ситуацію через 10-14 днів, за умови сприятливого післяопераційного перебігу. [23].

IV. Використання серологічних ПМ в моніторингу для доклінічного виявлення рецидивів злоякісних новоутворень (на прикладі РПЖ і РЯ)

Передклінічне виявлення рецидивів РПЖ засноване на такому показнику, як швидкість зміни ПСА в часі. На даний час свідченням біохімічного рецидиву після променевої терапії (ЛТ) вважається підвищення рівня ПСА більш ніж на 1 нг/мл щодо найменшого зафіксованого у пацієнта значення.

Визначення динаміки СА125 при спостереженні за хворими на РЯ після проведення лікування вважається найбільш прийнятним і економічно вигідним методом доклінічного виявлення початку розвитку рецидивів захворювання, в тому числі як обґрунтування для призначення обстеження [24]. Стійке підвищення показника СА125 в динаміці спостереження за хворими на РЯ в більшості випадків свідчить про початок розвитку рецидиву захворювання. Загальноприйнятим визначенням «маркерного рецидиву» є двократне збільшення сироваткової концентрації СА125 в порівнянні з верхньою межею норми (якщо досягнута нормалізація маркера в результаті первинного лікування) або в порівнянні з найменшим зафіксованим у хворого значенням (якщо не досягнута нормалізація його рівня в результаті первинного лікування) [25].

V. Використання серологічних ПМ в скринін- гу, направленому на раннє/активне виявлення злоякісних новоутворень «Скринінг» в онкології позначається метод активного виявлення осіб з будь-якою онкологічною патологією (при відсутності клінічної симптоматики) або факторами ризику її розвитку, заснований на застосуванні спеціальних діагностичних досліджень.

Обґрунтуванням для використання тестів на ПМ в якості першого етапу в скринінгових програмах служать простота у виконанні, низька вартість, неінвазивність, і, що особливо важливо, їх рівень у вперше виявлених онкологічних хворих в 70% випадків в 10-40 разів перевищує верхню межу норми. Отже, зростання маркера(-ів) у частині пацієнтів починається істотно раніше клінічного прояву хвороби, і його можливо виявити.

Так, є дані ретроспективних досліджень, що рівні СА125 починають підвищуватися за 1-2,5 року, а ПСА -- за 4-7 років до клінічного проявлення злоякісної пухлини. Але оскільки в ряді випадків підвищення ПМ може спостерігатися і при неон- кологічних захворюваннях, то підвищений рівень маркера ще не означає наявності злоякісного новоутворення, а лише побічно свідчить про існування якогось патологічного процесу і є вказівкою на необхідність обстеження [26].

Таким чином, серологічні ПМ стали незамінним лабораторним інструментом в онкологічній практиці для уточнюючої діагностики, оцінки ефективності лікування, прогнозу перебігу пухлинного процесу та доклінічного виявлення розвитку рецидивів і в ряді випадків для активного виявлення раку. Застосування нових молекулярно-генетичних технологій в цій галузі науки призводить до ідентифікації нових ПМ, а детальне вивчення функцій і біологічної ролі того чи іншого маркера дає можливість більш поглиблено розуміти як окремі ланки, так і механізмів канцерогенезу в цілому.

Список літератури

1. Абелев Г.И. Эмбриональные антигены в опухолях. Анализ в системе альфа-фето-протеина. Опухолевый рост как проблема биологического развития. - М., 1979.

2. Gold P., Freedman S.O. Demonstration of tumor-specific antigens in human colonic carcinomata by immunological tolerance and absorption techniques. J Exp Med 1965;121:439-62.

3. Говорун В.М., Иванов В.Т. Протеомика и пептидомика в фундаментальных и прикладных медицинских исследованиях. Биоорг химия 2011;37(2):199-215.

4. Faten-Moghadam A., Stieber P. Sensible use of tumor markers. J. Hartmann (ed). Basel: Springer-Verlag, 1993. 70S.

5. Bafna S., Kaur S., Batra S.K. Membrane-bound mucins: the mechanistic basis for alterations in the growth and survival of cancer cells. Oncogene 2010; 29(20): 2893-904.

6. O'Brien T.J., Beard J.B., Underwood L.J. et al. The CA 125 gene: a newly discovered extension of the glycosylated N-terminal domain doubles the size of this extracellular superstructure. Tumor Biol 2002;23(3):154-69.

7. Ban Y., Wang M.C., Watt K.W. et al. The proteolytic activity of human prostate-specific antigen. Biochem Biophys Res Commun 1984;123:482-8.

8. Christensson A., Laurell C.B., Lilja H. Enzymatic activity of prostate-specific antigen and its reactions with extracellular serine proteinase inhibitors. Eur J Biochem.

9. Faten-Moghadam A., Stieber P. Sensible use of tumor markers. J. Hartmann (ed). Basel: Springer-Verlag, 1993. 70S.

10. He Q., Zhang J., Zou S. et al. Concentration of tymidine kinase 1 (S-TK1) is a more sensitive proliferation marker in human solid tumors than its activity. Oncol Rep 2005;14:1013-9.

11. Переверзев А.С., Коган М.И. Рак простаты. Х.: Факт, 2004. - 231 c.

12. Practice Guidelines and Recommendations for use of Tumor Markers in the Clinic. The National Acad Clin Biochem 2002:15:1-56.

13. Catalona W.J., Partin A.W., Slawin K.M. et al. Use of the percentage of free prostate-specific antigen to enhance differentiation of prostate cancer from benign prostatic disease: a prospective multicenter clinical trial. JAMA 1998;279:1542-7.

14. Hori S., Blanchet J.S., McLoughlin J. From prostate-specific antigen (PSA) to precursor PSA (proPSA) isoforms: a review of the emerging role of proPSAs in the detection and management of early prostate cancer. BJU Int 2012;112:717-28.

15. Schr;der F.H., Hugosson J., Roobol M.J. et al. ERSPC Investigators. Screening and prostate - cancer mortality in a randomized. European study. N Engl J Med 2009;360:1320-8.

16. Soletormos G., Duffy M.J., Othman S. et al. Clinical use of cancer biomarkers in epithelial ovarian cancer: updated guidelines from the European group on tumor markers (EGTM). J Tumor Biology 2014;35(1):S1.

17. Nagele F., Petru E., Medl M. et al. Preoperative CA 125: an independent prognostic factor in patients with stage I epithelial ovarian cancer. Obstet Gynecol 1995;86(2):259-64.

18. Корнеева И.А., Новикова Е.Г., Сергеева Н.С. Современный взгляд на маркерный рецидив рака яичников. Российский онкологический журнал 2010;2:54-7.

19. Riedinger J.M., Bonnetain F., Basuyau J.P. et al. Change in CA 125 levels after the first cycle of induction chemotherapy is an independent predictor of epithelial ovarian tumor outcome. Ann Oncol 2007;18(5):881-5.

20. Liu P.Y., Alberts D.S., Monk B.J. et al. An early signal of CA-125 progression for ovarian cancer patients receiving maintenance treatment after complete clinical response to primary therapy. J Clin Oncol 2007;25(24):3615-20.

21. Aebi S., Castiglione M. ESMO Guidelines Working Group. Newly and relapsed epithelial ovarian carcinoma: ESMO clinical recommendations for diagnosis, treatment and follow-up. Ann Oncol 2009;4:21-3.

22. Guppy A.E., Rustin G.J. CA125 response: can it replace the traditional response criteria in ovarian cancer? Oncologist 2002;7(5):437-43.

23. Wechsel H.W., Petri E., Bichler K-H.et al. Marker for renal cell carcinoma (RCC): the dimeric form of pyruvate kinase type M2 (Tu M2-PK). Anticancer Res 1999;19:2583-90.

24. Семенова А.И. Мониторинг эффективности лечения и выявление рецидивов с помощью биомаркеров. Практическая онкология 2011;12(4):171-7.

25. Rustin G.J., Marples M., Nelstrop A.E. et al. Use of CA-125 to define progression of ovarian cancer in patients with persistently elevated levels. J Clin Oncol 2001;19(20):4054-7.

26. Сергеева Н.С., Маршутина Н.В. Опухолеассоциированные маркеры в скрининговых программах, направленных на активное выявление рака яичников: реальность, проблемы и перспективы. Практическая онкология 2010; 11(2):110-9.

Размещено на Allbest.ru